B第4章彩色电视信号

1石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理1电视原理第四章彩色电视信号石东新[e-mail]石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理2第一节彩色电视制式概述彩色电视是在黑白电视的基础上发展起来的，彩色电视出现以前黑白电视已经相当普及，为了普及电视广播、减少国家和千千万万电视用户不必要的损失，彩色电视应该与黑白电视兼容。所谓兼容，就是黑白电视接收机能接收彩色电视信号，较好地重现黑白图像；逆兼容彩色电视接收机也能接收黑白电视信号，较好地重现黑白图像。目前世界上模拟彩色电视制有NTSC制、PAL制、SECAM制三种，都是具有兼容和逆兼容性。石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理3要做到黑白、彩色电视互相兼容，必须满足下列基本的要求：1.彩色电视图像信号，包含：亮度信号：代表图像亮度色度信号：代表图像色彩。黑白电视机接收彩色节目时，只取亮度信号，显示黑白图像。实现兼容彩色电视接收机具有亮度通道和色度通道，接收彩色节目时，亮度通道和色度通道都工作，重现彩色图像；接收黑白节目时，关闭色度通道，亮度通道相当于黑白电视机，可显示出黑白图像。实现逆兼容性石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理42.彩色电视只能占用和黑白电视相同的视频带宽和射频带宽。这要求彩色电视将色度信号安插到6MHz的亮度信号频带中去，要采用频带裁减、频谱交错等方法来实现。3.彩色电视应与黑白电视有相同的图像载频、伴音载频以及两者之间的间距。4.彩色电视与黑白电视的行、场扫描频率和行、场同步信号的各项标准等都应相同。石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理5NTSC（NationalTelevisionSystemCommittee）：同时制PAL（PhaseAlternationLine）：同时制SECAM(SEquentielCouleurAvecMemoire):同时-顺序制都是利用空间混色原理。PAL和SECAM制式是在NTSC制式基础上，对NTSC制进行改进后的制式，我国采用PAL制。彩色电视制式：三基色信号处理和传输方法。我们国家模拟标清电视制式全称－－PAL-D制。CodeFramesScanLinesFreqBandSoundOffsetVisionModulationInUseTerrestrialTransmissionStandardsA25405VHF-3.5MHzPosNoB25625VHF+5.5MHzNegYesC25625VHF+5.5MHzPosYesD25625VHF+6.5MHzNegYesE25819VHF+11MHzNegNoF25819VHF+5.5MHzPosNoG25625UHF+5.5MHzNegYesH25625UHF+5.5MHzNegYesI25625UHF+6.0MHzNegYesK25625UHF+6.5MHzNegYesKI25625UHF+6.5MHzNegYesL25625UHF+6.5MHzPosYesM30(29.97)525VHF/UHF+4.5MHzNegYesN25625VHF/UHF+4.5MHzNegYes2石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理7兼容（与黑白电视）：彩色电视扫描标准、视频/射频通道参数标准与黑白电视相同，同时彩色电视信号包含亮度分量:Y=0.30R+0.59G+0.11B还要携带色调和饱和度信息的色度信号，它们合在一起在6MHz视频通道传输，相互没干扰。为了实现兼容，NTSC彩色电视制式采取的技术有：亮色分离技术（恒定亮度技术）、混合高频技术、正交平衡调幅技术、频谱间置技术。石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理8兼容制不传送R、G、B基色信号而是传送亮度信号和色度信号。1、亮度信号及频谱（1）亮度信号的组成NTSC制三个基色量的光通量为：1（Re）=0.299光瓦,1（Ge）=0.587光瓦,1（Be）=0.114光瓦任意色光F的光通量|F||F|=0.299R+0.587G+0.114B第二节亮度信号和色度信号石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理9Y=0.299R+0.587G+0.114B=0.30R+0.59G+0.11B三基色信号组成亮度信号：石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理10石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理11说明：（A）基色信号是经过γ校正后的；（B）三种制式都采用这一公式（对于PAL、SECAM，只是对黑白电视机在看彩色电视节目时，有人眼不易觉察的微小亮度失真，对彩色电视机无失真）。Y=0.299R+0.587G+0.114B=0.30R+0.59G+0.11B石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理12（2）亮度信号的频谱能量集中在nfH周围。以为主谱线的梳状特性。这说明在亮度信号的频谱中，的周围，即在1/2行频奇数倍的周围有较大的空隙。Hfn)21(HnfVHmfnf3石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理132、色度信号及频谱1）色度信号的选定携带色调、饱和度信息。色度信号选定的原则：（A）只包含色度信息,不含亮度信息；（B）和Y信号一起，必须是三个线性无关的信号。实际选定的色度信号是R-Y、B-Y信号（称为红、蓝色差信号）。Y=0.30R+0.59G+0.11BR-Y=0.70R-0.59G-0.11BR=G=B时，B-Y=-0.30R-0.59G+0.89BR-Y=B-Y=0石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理14传送Y、R-Y、B-Y三个信号后，可得到G-Y。关于显像管的激励：实用的是基色阴极激励。由Y、R-Y、B-Y信号得到-R、-G、-B加到显像管三个阴极。)(0.590.11)(0.590.30YBYRYG石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理152）色差信号的频谱三路基色信号和亮度信号的频谱规律相同由于色差信号也是由R、G、B信号经过线性变换得到的，因此其频谱分布规律与亮度信号相同。？石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理16为什么选R-Y、B-Y作为色差信号，而不是G-Y？Y=0.30R+0.59G+0.11BR-Y=0.70R-0.59G-0.11BB-Y=-0.30R-0.59G+0.89B)(0.590.11)(0.590.30YBYRYG1)2)系数小，导致信号信噪比低。G-Y=-0.30R+0.41G-0.11B用电阻分压矩阵即可实现，避免使用放大器，简单易实现。石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理173、混合高频原理人眼对彩色细节的分辨能力比黑白差4倍，色差信号的带宽可为亮度信号的1/4---1/5（亮度信号为6MHz，色差信号为1.3MHz）。编码端解码端R=Y+（R-Y）LB=Y+（B-Y）LG=Y+（G-Y）L电视原理2012，Beijing18混合高频原理：利用人眼对彩色细节的分辨能力低的特性，对于图像的低频部分（1.3MHz以下），能准确重现彩色，而对于高频部分（图像的细节、轮廓）由R、G、B混合出来的亮度信号来代替（没有彩色）。（大面积着色）----目的是减小色度信号带宽，便于实现兼容。4石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理194、恒定亮度原理传送图像上每一像素的亮度信息全部由亮度信号代表，而两个色差信号只代表色度信息：•若Y不变，R-Y，B-Y有变化，则重现像素的亮度无变化（但由于RGB的比例变化，色度要改变）；•色度通道的杂波只影响色度，不会干扰亮度。石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理20BGR编码矩阵YBYRY解码矩阵()030011()059059()YRY..YGYY(RY)(BY)..YBY()()YRYBY0.3()0.11()0300110.590590590.300.590.11FYRYYBY..Y(RY)(BY)..YYYY恢复色光恒定亮度原理证明：与色度信号无关BGRYY11.059.030.0景物石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理21以上的证明并没考虑γ校正，实际传送的基色信号是经过γ校正的，γ校正破坏了恒定亮度原理。BBBGGGRRR111BGRY11.059.030.0景物编码矩阵YBYRY11111.059.030.0BGRY黑白电视重现的亮度11111.059.030.0BGRYY黑白重现彩色电视重现的亮度BGRY11.059.030.0彩色重现彩色重现黑白重现YY解码矩阵BBBGGGRRR/1/1/1YBYRY说明：由于γ矫正的因素，色差信号里面实际携带了亮度信息。影响？石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理22调幅（AM）：调制信号（音频信号或视频信号）去控制高频载波信号的振幅，从而使高频载波的振幅随调制信号的变化而变化。调幅有：常规调幅(一般调幅、AM），双边带调幅(DSB)、单边带调幅（SSB）和残留边带调幅（VSB）四种。1、一般调幅第三节正交平衡调幅一、调幅的分类调幅波的波形：)cos(cos1)(coscos1)cos()cos()(ttmIttIIIttIIticccccccAM])cos[(21])cos[(21)cos()cos(cos)cos()cos()cos()(tItItIttItIttIIticccccccccAM5石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理252、平衡调幅（DSB）：抑制载波的调幅。])cos[(21])cos[(21)(coscos)cos()cos()(tItIttIttIticcccAM)cos()cos()(ttIIticcAM0调幅波的波形：])cos[(21])cos[(21)(coscos)cos()cos()(tItIttIttIticcccAM石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理273、单边带调幅（SSB）：一般调幅去除其中一个边带。])cos[(21])cos[(21)cos()(tItItIticcccAM0])cos[(21)cos()(tItIticccAMUSBHLSBH石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理29二、频谱间置（频谱交错）1、亮度、色度信号频谱的间置为实现兼容，必须在原亮度信号的频带范围内，同时传送亮度信号和色度信号，称为亮、色共用频带。亮度信号和色差信号的频谱都是以行频为间距的梳齿状结构，各梳齿间有较大的空隙。色差信号的频带较窄为0～1.3MHz。亮度信号频谱：色差信号频谱：石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理30频谱间置（频谱交错）：将色差信号调制在一个副载频上，使其频谱在频率轴上往高处搬移一定的距离，只要选择合适的副载频，并使它与亮度信号的谱线族错开一定的距离，这样两个信号相加后，频谱相互错开，色差信号即可在Y信号已占有的频带内传输，称之为频谱间置。频谱间置的关键：选择合适的副载频！6石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理31HSfnf）（21石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理32石东新信息工程学院广播电视工程系中国传媒大学电视原理33为了实现频带共用。兼容制制式